セラミックス機能性部品の光造形法による創成加工に関する研究

1994 Fiscal Year Annual Research Report

• Project/Area Number: 05452131
• Research Institution: Hokkaido University
• Principal Investigator: 斎藤 勝政 北海道大学, 工学部, 教授 (40001169)
• Co-Investigator(Kenkyū-buntansha): 楢原 弘之 北海道大学, 工学部, 助手 (80208082) ; 五十嵐 悟 北海道大学, 工学部, 助教授 (30001332)
• Keywords: モデル / ステレオリングラフィ / 3次元形状 / 感光性樹脂 / 光造形法 / セラミックス部品 / ラピッドプロトタイピング / モックアップ

Research Abstract

平成5年度に得られた設計指針を踏まえ研究を進めた結果、以下の研究成果が得られた。
(1)多重積層法における立体造形性の検討
造形した平面形状硬化層上に、粒子の散布と光硬化性樹脂の滴下含浸を行い、これらにレーザスポットを照射し、この操作の繰り返しによる立体形状の造形加工技術を検討した。開発した装置により得られた立体造形物は各層が傾いて積層されている状態が観測された。これは各層の準備段階で被覆粒子を散布・平滑化する際に、硬化に用いられなかった未硬化樹脂が平滑に伴う粒子の移動を妨げ、層厚さの不均一性を招いていることが観察された。粒子層への不要樹脂の抑制と平滑化機構開発の必要性が明らかになった。
(2)ゾルゲル法を併用した成形の2次焼結性の検討
粒子接合構造体の充填率の向上を計るため2次焼結を行う必要がある。セラミックス粉体のバインダにアルミナゾルを用いて、光造形装置で所望の形状の雌型を製作し、その型を利用した固型鋳込みによるセラミックス部品を成形する実験を行った。焼結後の収縮の程度を検討するため比重の測定を行い、理想値との比較を行った。その結果、焼結後の比重が2.21のものが得られ、本方式によるセラミックス成形に関する実現可能性を示した。
(3)光造形法により創成加工されたセラミックス部品の形状と機能の評価
光造形法により創成加工された部品の雌型を製作し、その型を利用し固型鋳込みによるセラミックス部品を成形する実験を行った。形状造形性の問題について石膏型との比較を行い、型の多孔性向上の必要性、加熱温度、乾燥法の選択等の検討すべき課題を明らかにした。

Research Products

• [Publications] 河内庸彦、楢原弘之、五十嵐悟、斎藤勝政: "光造形法によるセラミックス部品の成形法に関する研究-ゾル・ゲル光造形プロセスの検討-" 1994年度精密工学会北海道支部学術講演会講演論文集. 89-90 (1994)
• [Publications] 楢原弘之、斎藤勝政: "光造形法におけるレーザ光学系の理論解析" 精密工学会誌. 60-7. 994-998 (1994)
• [Publications] 楢原弘之、斎藤勝政: "光造形法における光学解析-レーザパワー密度分布の同定手法-" 精密工学会誌. 60-8. 1117-1121 (1994)